『壹』 污泥處理污水中如何去除氨氮
根據廢水中氨氮濃度的不同,可將廢水分為3類:
高濃度氨氮廢水(NH3-N>500mg/l);
中等濃度氨氮廢水(NH3-N:50-500mg/l);
低濃度氨氮廢水(NH3-N<50mg/l)。
然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用,制約了生化法對其的處理應用和效果,同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難以達到要求。
去除氨氮的主要方法有:物理法、化學法、生物法。物理法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術;化學法有離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術;生物法有藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。
目前比較實用的方法有:折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。
1.折點氯化法除氨氮
折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。
折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化,以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子,但由此引起的pH值下降一般可以忽略,因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右(以CaCO3計)。折點氯化法除氨機理如下:
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-
折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低(小於50mg/L)的廢水來說,用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點,常將此法與生物硝化連用,先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染,氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。
2.選擇性離子交換化除氨氮
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用,它是一類硅質的陽離子交換劑,成本低,對NH4+有很強的選擇性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。
沸石離子交換與pH的選擇有很大關系,pH在4~8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH<4時,H+與NH4+發生競爭;當pH>8時,NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點,適用於中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L),對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。
3.空氣吹脫法與汽提法除氨氮
空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸,將氨氮從液相轉移到氣的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸,利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時,離子態銨轉化為分子態氨,然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮,去除率可達60%~95%,工藝流程簡單,處理效果穩定,吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液,也可根據市場需求,用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品,未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低,不適合在寒冷的冬季使用。用該法處理氨氮時,需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准,以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水,但吹脫效率影響因子多,不容易控制,特別是溫度影響比較大,在北方寒冷季節效率會大大降低,現在許多吹脫裝置考慮到經濟性,沒有回收氨,直接排放到大氣中,造成大氣污染。
汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出,處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程,即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率,用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與吹脫法類似,對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢,使操作無法正常進行。
吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收:用硫酸吸收作為肥料使用;冷凝為1%的氨溶液。
4.生物法除氨氮
生物法去除氨氮是指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下,通過硝化和反硝化等一系列反應,最終形成氮氣,從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種,但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌,它們利用廢水中的碳源,通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下:
亞硝化:2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化:2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的適宜pH值為8.0~8.4,最佳溫度為35℃,溫度對硝化菌的影響很大,溫度下降10℃,硝化速度下降一半;DO濃度:2~3mg/L;BOD5負荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLS•d);泥齡在3~5天以上。
在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇為碳源為例,其反應式為:
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的適宜pH值為6.5~8.0;最佳溫度為30℃,當溫度低於10℃時,反硝化速度明顯下降,而當溫度低至3℃時,反硝化作用將停止;DO濃度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%~95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大,低溫時效率低。
常見的生物脫氮流程可以分為3類:
⑴多級污泥系統
多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長,構築物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高,出水中殘留一定量甲醇;
⑵單級污泥系統
單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比,該工藝特點:流程簡單、構築物少,只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統,基建費用可大大節省;將脫氮池設置在缺氧池,降低運行費用;好氧池在缺氧池後,可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質;缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷。此外,後置式反硝化系統,因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果高於前置式,理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統,但利用交替工作的方式,避免了混合液的迴流,其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,必須配置計算機控制自動操作系統;
⑶生物膜系統
將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流,但不需污泥迴流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。
常規生物處理高濃度氨氮廢水是要存在以下條件:
為了能使微生物正常生長,必須增加迴流比來稀釋原廢水;
硝化過程不僅需要大量氧氣,而且反硝化需要大量的碳源,一般認為COD/TKN至少為9。
5.化學沉澱法除氨氮
化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料,在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。
化學沉澱法處理NH3-N主要原理是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O(鳥糞石)沉澱,該沉澱物經造粒等過程後,可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9~11。pH值<9時,溶液中PO43-濃度很低,不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時,溶液中的NH4+將揮發成游離氨,不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法,可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。
『貳』 污水廠sv30左右··氨氮總磷嚴重超標··有什麼方法能解決這問題
氮磷超標是硝酸鹽還原菌沒有達到要求的去除效率、增加硝酸鹽還原菌的去除效果氨氮就會降下來
『叄』 豬場污水污物處理方案
隨著我國畜牧業的發抄展,產業競爭的日趨激烈,畜牧業的規模化、集約化發展已成為一必然趨勢,規模化養豬場具有較高的畜禽飼養技術,統一的管理,降低了成本,提高了經濟效益,但由於大量集中的糞便污水排放引起的環境污染問題也越來越嚴重,根據相關資料報道,我國大城市中畜禽養殖業的糞尿排污的人口當量超過3000-4000萬。養殖業的糞尿排泄物及廢水中含有大量有機物、氮、磷、懸浮物及致病菌並產生惡臭,對環境質量造成極大影響,急需治理。而由於養豬場污水處理不同與工業污水處理,養豬場經濟效益不高限制了污水處理投資金額不可能太大,這就需要投資少、處理效果好、最好能回收一部分資源,有一定的經濟效益。而養豬場的污水處理通常並不是僅採用一種處理方法,而是需要根據地區的社會條件,自然條件不同,以及豬場的性質規模、生產工藝、污水數量和質量、凈化程度和利用方向,採用幾種處理方法和設備組合成一套污水處理工藝。
對於豬糞處理,可以試試濟寧泰和環保的分離機。處理原料比較快捷,干。耐磨損比價強
『肆』 畜禽養殖場糞污處理的工藝流程是怎樣的
糞污處理工藝流程,採用國內先進的「七段式」工藝流程,即鮮干糞採集、固液分離、三級過濾、厭氧發酵(產生沼氣)、好氧曝氣、生物塘氧化技術、處理後的糞肥水用於澆灌農田。整個處理過程中生成三種產品,即沼液、沼氣、有機復合肥(沼肥)。有機復合肥用於農田種植,沼氣用於生活供能或清潔化電能,有機廢水多項指標基本能夠達到國家規定的排放標准,實現資源化利用。例如,豬場的糞污處理,以鮮干豬糞人工收集為主(佔55%)、沖掃清洗為輔,然後採用固液分離(固形物佔30%),對15%的小顆粒固態物進行厭氧發酵產生沼氣。同時,豬舍沖洗的污水與自然雨水分成兩條管系排放,結合生產有機復合肥處理後的水可以用於農田種植。畜禽養殖場糞污處理的工藝流程如圖1-2所示。
圖1-2 畜禽養殖場糞污處理工藝流程
『伍』 怎樣利用化學法除氨氮
化學法除氨氮是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料(氨氮專去除劑SN-1),屬在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。選擇合適的化工原料也很重要。
『陸』 北京市門頭溝區焦家坡垃圾衛生填埋場負責人是誰
城市污水處理廠的污泥處置成本和效益分析不同的治療
- 以北京市為例
依安縣張,高集,陳斌,*,鄭砥,李艷霞
中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心,北京100101,中國
摘要:以北京為例,根據不同的關稅和運輸距離的填埋,焚燒和堆肥市政污水污泥處理和處置成本估計,在此基礎上討論各種處理和處置方案的前景,並期待北京污泥處理出售的出路。污泥垃圾填埋場將在一段時間內是主要的處理和處置,但比重將逐步下降;堆肥是經濟上更可行的處理和處置,促進適合的經濟實力和技術水平,焚燒可應用於個別特殊地方。同時,政府補貼的污泥處理和處置的有效性的影響。
關鍵詞:城市污泥處理和處置成本;填埋,焚燒,堆肥
中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1672-2175(2006)02-0234-05
城市污水污泥是污水處理廠97%的水分含量的副產品,污水處理量佔0.3%至0.5%[1],深入泥處理能力將增加50%至100%。中國每年排放干污泥約1.3×106?,增長約10%的速度。
北京地區范圍內的規劃2003年的330×104立方米/天的污水排放量,城市污水大約是230×104立方米/天[2]。規劃和建設14個污水處理廠,污水處理能力在2015年預計將超過320×104立方米/日,處理率將超過90%。 2008年,北京將新增9個污水處理廠,深度加工能力將提高到47.6×104立方米/ D 1×104立方米/天,那麼80%的城市污水污泥中的水分含量每年超過80× 104供應M3的。北京最大的污水處理廠 - 高碑店污水處理廠的污泥向外運輸成本佔了全廠的運營成本的1/3 [3]。
一個大量城市污水處理廠產生的污泥已造成日益嚴重的二次污染,並成為城市污水處理產業的瓶頸。污泥處理處置是低的,一個很重要的原因是,投資和運營成本的限制。但到目前為止,沒有經濟分析,對不同的污泥處理和處置方案,在節目選擇在不同的單位和設計師,有很大的盲目性。以北京為例,幾個典型城市污泥處理和處置經濟分析,以市政污泥處理處置技術的選擇提供了參考。
一個城市污水污泥處理和處置成本估算
1.1估計方法
干污泥1噸(DS)為基礎計算的總成本=營業成本+設備折扣的成本。估計營運成本,以更成熟的處理和處置。
北京污泥機械脫水效果通常是80%左右。在所涉及的各種方案的成本估算包括焚燒,運輸,垃圾填埋場等3個過程;設備的折扣,以15年使用壽命的成本,每年7%的折舊,社會的10%,每年17%的折扣率,設備工作總時至8000?。因此,設備的折扣=設備價格指數××0.17/8000。
1.2估計條件
(1)單位成本
垃圾填埋場:固體廢棄物衛生填埋場的成本約60至70美元/噸,按照家居廢物壓實的污泥填埋場:土:污泥0.8:1:1,污泥堆填區的費用為48 56元/噸的散裝密度比, 52元/噸。
乾燥:乾燥能耗是成正比的脫水。氣體熱效率為85%,70%的鍋爐熱效率,熱損失的5%,水分蒸發的能量消耗(千瓦H?)150 /噸的過程中 - 每小時1水凈化刪除設備投資為180×104元[4]。
焚燒:使用流化床技術焚燒1噸干污泥每股H設備成本為528×104¥污泥乾重減少60%。焚燒運營成本24元/噸,煙氣處理消耗氫氧化鈉是約37公斤/噸,折扣約128元/噸[5]。
關稅:北京工業關稅高峰平段,低谷,分別為0.278,0.488,0.725元/(千瓦H?)。不同的補貼方案,關稅設置為0.30,0.60元/(千瓦小時)。
航運:北京運輸價格之間的0.45?0.65元/(T公里),作為一種特殊的固體廢物,需要特殊的箱式卡車交付,高端價格的污泥。此外,近年來,運輸價格上漲。因此,航運為0.65元/(T?公里)。
此外,乾燥和燃燒設備成本添加30%物耗人工管理費和民間配套費。
(2)污泥含水
較高的有機質和水分含量的污泥,垃圾填埋場,有一系列的問題,目前主要關注的是土壤的機械性能,高水分含量68%的基礎上,有米(土):M(污泥)= 0.4? 0.6混合土的比例[6-8]。低含水量的污泥性狀突變,垃圾填埋脫水目標設定為80%,30%。
水分含量是在污泥焚燒的關鍵因素。有機質含量高,水分含量低,有利於維護自燃,降低污泥含水率必須減少污泥焚燒設備和加工費用。通常情況下,污泥含水率降低揮發物含量小於3.5,可形成自燃[9]。北京污泥有機物質含量低於45%,從而使污泥維持自燃燃燒含水量應小於61.2%。朱Nanwen總結了幾種國外污泥熱乾燥技術,可以乾燥污泥含水量10%[10]。污泥焚燒綜合成本的動態變化中的乾燥程度,乾燥程度越高,乾燥的能源消耗增加了燃燒設備和運營成本下降。為簡單起見,估算的前提下保持燃燒熱平衡的污泥不再是加入稠油,高濕度下的成本估計。干污泥焚燒目標:60%和10%。
表1北京垃圾填埋場的剖面[11]和污水處理廠的距離
表1描述的垃圾填埋場和污水處理廠
填埋垃圾填埋場的規模/(T - D-1)的位置,交易預計將關閉最近的污水處理廠的直線距離/ 1公里)
2006年通縣次渠鄉北神樹980高碑店20
穩定,大興區安定鄉36小紅門7002006
六里屯,北京市海淀區永豐屯鄉1500 2017清河15
高安屯朝陽區樓梓鎮15 10002018高碑店
40,阿蘇衛20002012清河,北小河,昌平區小湯山鎮
永定鎮,門頭溝區Jiaojiapo區600 2011盧溝橋15
1)測量距離數據
總之,污泥處置是:堆肥,分別乾燥至水分含量為80%,30%的垃圾填埋場,乾燥至水分含量
?
60%,10%被燒毀。
1.3填埋成本
垃圾填埋場成本=能源成本+運輸成本+填埋成本+設備折扣成本
能源成本= [1 /(1-η0)-1 /(1-ηe)]×150×α×貝利
運輸成本= 0.65×長/(1-ηe)
堆填區的成本=βPf/(1-ηe)
設備折扣= [1 /(1-η0)-1 /(1-ηe)]×180×α×0.17×104/8000
其中,η0,ηe處理與處置的含水量結束的開始;電力貝利,/(千瓦H?); L是運輸距離,公里;阿爾法指數為土木工程和人工配套費,1.3;體積系數,≥68%的水分含量在1.4范圍內,1.6,1.5,水分含量的β<68%; PF的垃圾填埋場的價格,40至60元/噸,以52日元/噸。
污泥填埋場運輸距離:北京現有的垃圾填埋場的容量是不夠的,以滿足垃圾處理的需求,即使在規劃建垃圾填埋場,剩餘垃圾填埋場的容量是非常有限的,他們也應該尋求新的堆填區的污泥填埋場。隨著城市的發展和垃圾填埋場的地質條件,運輸距離更遠參考表1,污泥
垃圾運輸距離40公里或以上,估計在未來的填埋成本,分別採取的短期和長期的垃圾填埋場運輸距離為50,100公里。
1.4堆肥的成本和收益
國際常用在土地利用,處理和處置堆肥無害化處理後的城市污水污泥。強制空氣靜壓樁堆肥是泥堆肥主流技術,成本處理污泥初始水分含量,加工規模,堆肥廠和污水處理廠,和設備的原產地和其他因素之間的距離。堆肥廠應在各地的運輸成本的污水處理廠建成計數為0,堆肥成本主要由鼓風,烘乾,篩分,能耗,調理劑和設備折扣的成本。目前,堆肥產品在市場上的銷售價格為350?500元/噸後,扣除15%的水分含量500元/噸DS。
城巴堆肥自動控制系統[12,13]被迫在空氣靜壓樁堆肥漯河城市污水污泥堆肥廠的應用結果表明,當污泥含水量不高於80%的高爐能耗在40?60(千瓦·H) / T 60之間的DS(千瓦H?)/ T - 的DS。城巴空調價格在300元/噸,損失率一般為5%[14]。經過10?14 d的污泥堆肥干物質的30%,45%的水分含量減少。熱乾燥技術乾燥到15%的含水量,脫水負荷0.45 T / T,DS;自然風干後,前烘乾和篩選所需的篩選能耗空調;共9.3 T / T DS篩查能力的篩分負載1噸/小時,功率為3千瓦。考慮到整個能源消費的95(千瓦小時)/噸DS,100未知的能量消耗(千瓦小時)/噸的DS。
設備折扣:處理干污泥容量約7萬美元的0.3×104噸/ 182元/噸DS(?成本,包括面積)污水污泥堆肥廠,設備投資日元的設備折扣,200元/噸 - 局副局長。
1.5焚燒成本
考慮到帳戶問題,如焚燒的排放量,燃燒超過30公里外運是更好的,以30公里;減少60%的干物質燃燒,燃燒殘留物被運送到垃圾填埋場,運輸距離50公里請參閱表3表明,干到60%到10%,焚燒成本低干。乾燥程度越高,焚燒廠佔地面積?越小,刻錄前干到10%,是適當的。
1.6干農家成本
不存在安全隱患的應用,從處理污泥的穩定,考慮到穩定的乾燥效果差,安全性有限,不再估算。
2討論與分析
2.1處理成本和經濟效益
表2,1牛逼的城市污水污泥處理和處置(乾重)的成本效益
表2污水污泥的成本和效益的估計比較治療和/或通過不同的方式處置
垃圾填埋場
乾燥運輸堆填區的成本/美元
目標能源消耗日元/設備的折讓/日元距離/公里,貨運/成本/¥¥填充率
80%005016350%390 5531),5532)
30%,2091),4182)178 50 46 0 74 5 071),7162)
80%0010032550%390 7 151),7152)
30%,2091),4182)178 100 93 0 74 5 541),7632)
焚化
干燒燒殘留的成本/美元
目標能耗/¥設備折扣/日元運行/設備,折扣/日元氫氧化鈉/日元貨運/日元填埋/日元日元
60%,1461),2932)124 60 365 128 13 20 800 561)10022)
10%,2281??),4552)193 27 162 128 13 20 7711),9982)
堆肥
能源消耗/日元設備折扣/日元調節劑虧損/美元的總成本/日元銷售/美元總收益/¥
391),782)200753141),3532)410 961),572)
1)0.30元/(千瓦?H)的關稅;)關稅採取0.60元/(千瓦·H)
各種治療方法的成本估算過程和表2所示的結果。表2顯示,污泥處理和處置成本堆肥
?
最低,約300至350元/噸DS;垃圾填埋場約500?760元/噸DS。焚化的成本是最高的,約800?1000元/噸DS。堆肥成本小於填埋場,明顯比焚燒和填埋的成本較低,顯著高於堆肥成本與運輸距離的增加。此外,污泥焚燒一次性投資,運行和維護成本最高的。
?
各種方法,污泥填埋場回收,零的有效性;顧及污泥的熱值,回收和燃燒熱的水平是不太可能有凈效益影響不大,可以起到污泥乾燥脫水的效果,但穩定應該鼓勵的效果是有限的,容易爆炸緩慢化肥,結合乾燥過程,產品銷售狀況良好,根據價格不同堆肥可獲利50至100元/噸DS。
2.2不同的處理和處置技術的優點和缺點
大多數現有的垃圾填埋場的設計和建設標准,缺乏污染控制措施,也有穩定性差,導致在傳播的氣體和異味,污染地下水,不能保證安全填埋場,只能延緩污染,但不最終消除污染。上述問題是,在一些國家,以盡量減少發展的最低標准,要處理污泥物理特性,大大提高了污泥填埋處理的成本。作為德國填埋污泥干含量不低於35%等。為了避免自2005年以來,在1992年發布的城市生活垃圾的控制和處置技術平台要求在德國的污水污泥有機物分解造成的地下水污染,堆填區棄置的任何物質,其有機質含量不超過5%[15本這意味著,甚至乾燥後的污泥,不符合填埋要求。污泥填埋垃圾填埋場,公共和法規面臨的多重壓力,填埋成本將增加在近年來逐步國外污泥填埋處置的比例越來越大[6]。
推動城市污水處理廠的污泥,污水污泥堆肥的潛在環境風險的第一個現實的評估堆肥。杜冰[16]研究表明,與外國的北京,一個典型的污水處理廠酚,鄰苯二甲酸酯,多環芳烴的污染程度較低的水平相比。可以確保持續高溫堆肥,殺滅細菌,以確保污泥農產品安全。陳同斌,[17]的重金屬含量,在中國的城市污水污泥和結果的趨勢表明,在中國城市污水污泥的平均含量普遍偏低,基本金屬的含量不超過農業標准[18],並提出了減少的趨勢。近年來,研究證明:科學和理性的態度污泥不會造成土壤重金屬污染及農產品[19]。城市污泥是中國土地利用的重金屬在環境風險並不像人們想像的那樣嚴重。
燃燒的減少是最重要的量減少90%以上,水分含量80%的污泥焚燒率。然而,污泥中含有多種有機化合物,焚燒會產生大量有害物質,如二惡英,二氧化硫,鹽酸,受限制國內焚燒二惡英污染問題已不是一個很好的解決,重金屬煙霧燃燒灰燼可能會造成二次污染。此外,在污泥焚燒廢物養分。比較三個治療和污泥焚燒處置的佔地面積?最小的,但最高的整體成本,設備維修的要求,環境風險,這些缺點限制了污水污泥焚燒的廣泛應用。
總之,資源利用率??,實現在同一時間,經濟上可行,科學,合理的應用,以確保健康和安全及重金屬安全,污泥堆肥,污泥處理和處置技術的主要發展方向。然而,從市場的觀點來看,污泥堆肥產品的銷售渠道,以得到改善。各種治療的優點和缺點,總結在表3(見下頁)。
2.3價格和政府補貼
關稅影響的污泥處理和處置成本。從0.60元/(千瓦H?)的關稅降低到0.30元/各種治療費用減少了40?230元/噸(千瓦H?) - 局副局長。如採取電費或更低的電力槽,可以進一步降低成本。
表3不同的處理和處置技術的優勢和劣勢比較
表3比較填埋,堆肥和焚燒污泥
國際收支平衡表/(¥T-1)1)的技術難度場地要求的方式處理和處置是否健全水平的資源
垃圾填埋場-507 -763簡單,不能耽誤的污染,而不是最終消除污染的風險
堆肥57?96更可以比農業標準的無害化要求,可以實現較低的重金屬少
焚燒-771?-1000的技術和設備的要求高小不能窮盡可能的二次污染
1)運輸距離100公里,電費0.60元/(千瓦小時),水分含量80%的垃圾填埋場的成本略高於30%的垃圾填埋場水分含量少,但面積?後者則是5.25倍,考慮利用30%的垃圾填埋場
污泥水分含量80%和60%的垃圾填埋場佔地面積?5.25倍,1.75倍,分別在30%的垃圾填埋場。通過政府補貼,如降低關稅和其他調控手段,污水處理放在一個合理的分配到污泥處理單元,可減少焚燒的污泥處理單元的成本,垃圾填埋場佔地面積,降低堆肥成本。政府補貼,可以發揮經濟杠桿的作用,控制污泥處理行業的輸入和輸出,有利於污泥處理處置行業的健康發展。總之,污泥處理和處置應該是適當的政府補貼。
3結論
(1)成本約300至350美元/噸DS的關稅變化的污水污泥堆肥,堆肥銷售可以彌補成本低利潤水平的污泥堆肥處理的一部分。合理應用提供養分和有機質堆肥,污泥處理和處置的一個重要方向。
(2)污泥填埋操作簡單,但成本約500?760美元/噸 - 比堆肥的DS。考慮到日益稀缺的土地資源和二次污染問題,污泥填埋場將逐步從發達國家的經驗限制,其應用比例應逐漸減少。
(3)焚燒污泥減量效果最明顯的,但最初的投資和運營成本,整體成本約771?1000元/噸DS。設備維修復雜,廢氣處理所造成的二次污染是不適當的。
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『柒』 先進的規模豬場糞尿水處理工藝流程應該是什麼樣的
針對養豬場的糞尿水處理,我們首先在前端設置固液分離段,利用這一步驟將糞便與污水初步分離,降低污水處理的難度,同時,分離出的糞便通過進一步的堆積發酵處理後,可以轉化為有機肥出售。
接下來,分離後的污水通過格柵攔截,進入到欄污撇渣池,大部分懸浮雜質在此被清除,污水隨後自流進入水解調節池。在這一池中,污水進一步進行水解酸化及均衡調節,同時部分水解污泥被送至干化池進行干化處理,以供復合肥的利用。
污水隨後通過泵提升進入UASB反應池,進行第一級生化處理,產生的沼氣可作為能源使用,沉澱的污泥則送至污泥干化池進行干化,用於復合肥的生產。處理後的上清液迴流至水解調節室,重新進入系統。
通過UASB處理,污水中的COD、BOD降解比例可達80%以上。之後,污水繼續進入高效生物反應器(CLBR)進行深度處理,即二級生化處理。在這里,污水進一步完成脫磷、脫氨處理,主要降解指標C0D、B0D、NH3 - N的去除率超過97%,基本滿足排放標准。
最終,處理後的污水經過集水沉澱池,達到排放標准後,實現達標外排。整個流程不僅有效解決了豬場糞尿水的處理問題,還實現了資源的循環利用,既保護了環境,也為養豬場帶來了經濟效益。
『捌』 工業廢水去除氨氮的方法
根據廢水中氨氮濃度的不同,可將廢水分為3類:高濃度氨氮廢水(NH3-N>500mg/l),中等濃度氨氮廢水(NH3-N:50-500mg/l),低濃度氨氮廢水(NH3-N<50mg/l)。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用,制約了生化法對其的處理應用和效果,同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難以達到要求。
故本工程的關鍵之一在於氨氮的去除,去除氨氮的主要方法有:物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術;化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術;生物法含藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有:折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。
1. 折點氯化法去除氨氮
折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。
折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化,以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子,但由此引起的pH值下降一般可以忽略,因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右(以CaCO3計)。折點氯化法除氨機理如下:
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-
折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低(小於50mg/L)的廢水來說,用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點,常將此法與生物硝化連用,先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染,氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。
2. 選擇性離子交換化去除氨氮
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用,它是一類硅質的陽離子交換劑,成本低,對NH4+有很強的選擇性。
O.Lahav等用沸石作為離子交換材料,將沸石作為一種把氨氮從廢水中分離出來的分離器以及硝化細菌的載體。該工藝在一個簡單的反應器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進行。在吸附階段,沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細菌把脫附的氨氮氧化成硝態氮。研究結果表明,該工藝具有較高的氨氮去除率和穩定性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。
沸石離子交換與pH的選擇有很大關系,pH在4~8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH<4時,H+與NH4+發生競爭;當pH>8時,NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點,適用於中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L),對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。
3. 空氣吹脫法與汽提法去除氨氮
空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸,將氨氮從液相轉移到氣相的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸,利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時,離子態銨轉化為分子態氨,然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮,去除率可達60%~95%,工藝流程簡單,處理效果穩定,吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液,也可根據市場需求,用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品,未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低,不適合在寒冷的冬季使用。
用該法處理氨氮時,需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准,以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水,但吹脫效率影響因子多,不容易控制,特別是溫度影響比較大,在北方寒冷季節效率會大大降低,現在許多吹脫裝置考慮到經濟性,沒有回收氨,直接排放到大氣中,造成大氣污染。
汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出,處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程,即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率,用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與吹脫法類似,對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢,使操作無法正常進行。
吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收:用硫酸吸收作為肥料使用;冷凝為1%的氨溶液。
4. 生物法去除氨氮
生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下,通過硝化和反硝化等一系列反應,最終形成氮氣,從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種,但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌,它們利用廢水中的碳源,通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下:
亞硝化: 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的適宜pH值為8.0~8.4,最佳溫度為35℃,溫度對硝化菌的影響很大,溫度下降10℃,硝化速度下降一半;DO濃度:2~3mg/L;BOD5負荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d);泥齡在3~5天以上。
在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇為碳源為例,其反應式為:
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的適宜pH值為6.5~8.0;最佳溫度為30℃,當溫度低於10℃時,反硝化速度明顯下降,而當溫度低至3℃時,反硝化作用將停止;DO濃度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%~95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大,低溫時效率低。
常見的生物脫氮流程可以分為3類:
⑴多級污泥系統
多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長,構築物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高,出水中殘留一定量甲醇;
⑵單級污泥系統
單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比,該工藝特點:流程簡單、構築物少,只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統,基建費用可大大節省;將脫氮池設置在去碳源,降低運行費用;好氧池在缺氧池後,可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質;缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷。此外,後置式反硝化系統,因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果高於前置式,理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統,但利用交替工作的方式,避免了混合液的迴流,其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,必須配置計算機控制自動操作系統;
⑶生物膜系統
將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流,但不需污泥迴流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。
由於常規生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下:
為了能使微生物正常生長,必須增加迴流比來稀釋原廢水;
硝化過程不僅需要大量氧氣,而且反硝化需要大量的碳源,一般認為COD/TKN至少為9。
5. 化學沉澱法去除氨氮
化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料,在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。
化學沉澱法處理NH3-N是始於20世紀60年代,在90年代興起的一種新的處理方法,其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。
在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O(鳥糞石)沉澱,該沉澱物經造粒等過程後,可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9~11。pH值<9時,溶液中PO43-濃度很低,不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時,溶液中的NH4+將揮發成游離氨,不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法,可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。
『玖』 我公司的廢水含有有機氨,經過生化池,由於氨化作用,氨氮就會上升,請問有什麼好的解決方法么
該考慮化學生物聯用
本文作者: 陳昭考
隨著工農業生產的發展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急劇增加,已成為環境的主要污染源,並引起各界的關注。經濟有效地控制氨氮廢水污染已經成為當今環境工作者所面臨的重大課題。
1 氨氮廢水的來源
含氮物質進入水環境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方面。含氮物質進入水環境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區徑流和生物固氮等。人類的活動也是水環境中氮的重要來源,主要包括未處理或處理過的城市生活和工業廢水、各種浸濾液和地表徑流等。人工合成的化學肥料是水體中氮營養元素的主要來源,大量未被農作物利用的氮化合物絕大部分被農田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中。隨著石油、化工、食品和制葯等工業的發展,以及人民生活水平的不斷提高,城市生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升。近年來,隨著經濟的發展,越來越多含氮污染物的任意排放給環境造成了極大的危害。氮在廢水中以有機態氮、氨態氮(NH4+-N)、硝態氮(NO3--N)以及亞硝態氮(NO2--N)等多種形式存在,而氨態氮是最主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮,主要來源於生活污水中含氮有機物的分解,焦化、合成氨等工業廢水,以及農田排水等。氨氮污染源多,排放量大,並且排放的濃度變化大。
2 氨氮廢水的危害
水環境中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響:
(1)由於NH4+-N的氧化,會造成水體中溶解氧濃度降低,導致水體發黑發臭,水質下降,對水生動植物的生存造成影響。在有利的環境條件下,廢水中所含的有機氮將會轉化成NH4+-N,NH4+-N是還原力最強的無機氮形態,會進一步轉化成NO2--N和NO3
--N。根據生化反應計量關系,1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43 g,氧化成NO3--N耗氧4.57g。
(2)水中氮素含量太多會導致水體富營養化,進而造成一系列的嚴重後果。由於氮的存在,致使光合微生物(大多數為藻類)的數量增加,即水體發生富營養化現象,結果造成:堵塞濾池,造成濾池運轉周期縮短,從而增加了水處理的費用;妨礙水上運動;藻類代謝的最終產物可產生引起有色度和味道的化合物;由於藍-綠藻類產生的毒素,家畜損傷,魚類死亡;由於藻類的腐爛,使水體中出現氧虧現象。
(3)水中的NO2--N和NO3--N對人和水生生物有較大的危害作用。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水,會發生高鐵血紅蛋白症,當血液中高鐵血紅蛋白含量達到70mg/L,即發生窒息。水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺,而亞硝胺是「三致」物質。NH4+-N和氯反應會生成氯胺,氯胺的消毒作用比自由氯小,因此當有NH4+-N存在時,水處理廠將需要更大的加氯量,從而
增加處理成本。近年來,含氨氮廢水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時有發生,我國長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域都有過相關報道,相應地區曾出現過諸如藍藻污染導致數百萬居民生活飲水困難,以及相關水域受到了「牽連」等重大事件,因此去除廢水中的氨氮已成為環境工作者研究的熱點之一。
3 氨氮廢水處理的主要技術
目前,國內外氨氮廢水處理有折點氯化法、化學沉澱法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法,這些技術可分為物理化學法和生物脫氮技術兩大類。
3.1 生物脫氮法
微生物去除氨氮過程需經兩個階段。第一階段為硝化過程,亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態氮轉化為亞硝態氮和硝態氮的過程。第二階段為反硝化過程,污水中的硝態氮和亞硝態氮在無氧或低氧條件下,被反硝化菌(異養、自養微生物均有發現且種類很多)還原轉化為氮氣。在此過程中,有機物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分為3類,分別是多級污泥系統、單級污泥系統和生物膜系統。
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根據廢水中氨氮濃度的不同,可將廢水分為3類:高濃度氨氮廢水(NH3-N>500mg/l),中等濃度氨氮廢水(NH3-N:50-500mg/l),低濃度氨氮廢水(NH3-N<50mg/l)。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用,制約了生化法對其的處理應用和效果,同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難以達到要求。故本工程的關鍵之一在於氨氮的去除,去除氨氮的主要方法有:物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術;化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術;生物法含藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有:折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。1. 折點氯化法去除氨氮折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化,以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子,但由此引起的pH值下降一般可以忽略,因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右(以CaCO3計)。折點氯化法除氨機理如下: Cl2+H2O→HOCl+H++Cl- NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl- NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl- 折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低(小於50mg/L)的廢水來說,用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點,常將此法與生物硝化連用,先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染,氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。2. 選擇性離子交換化去除氨氮離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用,它是一類矽質的陽離子交換劑,成本低,對NH4+有很強的選擇性。O.Lahav等用沸石作為離子交換材料,將沸石作為一種把氨氮從廢水中分離出來的分離器以及硝化細菌的載體。該工藝在一個簡單的反應器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進行。在吸附階段,沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細菌把脫附的氨氮氧化成硝態氮。研究結果表明,該工藝具有較高的氨氮去除率和穩定性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。沸石離子交換與pH的選擇有很大關系,pH在4~8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH<4時,H+與NH4+發生競爭;當pH>8時,NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點,適用於中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L),對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。3. 空氣吹脫法與汽提法去除氨氮空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸,將氨氮從液相轉移到氣相的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸,利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至堿性時,離子態銨轉化為分子態氨,然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮,去除率可達60%~95%,工藝流程簡單,處理效果穩定,吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純堿生產作母液,也可根據市場需求,用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品,未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低,不適合在寒冷的冬季使用。用該法處理氨氮時,需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准,以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水,但吹脫效率影響因子多,不容易控制,特別是溫度影響比較大,在北方寒冷季節效率會大大降低,現在許多吹脫裝置考慮到經濟性,沒有回收氨,直接排放到大氣中,造成大氣污染。汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出,處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程,即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率,用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與吹脫法類似,對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢,使操作無法正常進行。吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收:用硫酸吸收作為肥料使用;冷凝為1%的氨溶液。4. 生物法去除氨氮生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下,通過硝化和反硝化等一系列反應,最終形成氮氣,從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種,但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌,它們利用廢水中的碳源,通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下: 亞硝化: 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+ 硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-硝化菌的適宜pH值為8.0~8.4,最佳溫度為35℃,溫度對硝化菌的影響很大,溫度下降10℃,硝化速度下降一半;DO濃度:2~3mg/L;BOD5負荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d);泥齡在3~5天以上。在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇為碳源為例,其反應式為: 6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O 6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-反硝化菌的適宜pH值為6.5~8.0;最佳溫度為30℃,當溫度低於10℃時,反硝化速度明顯下降,而當溫度低至3℃時,反硝化作用將停止;DO濃度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%~95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大,低溫時效率低。常見的生物脫氮流程可以分為3類:⑴多級污泥系統多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長,構築物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高,出水中殘留一定量甲醇;⑵單級污泥系統單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比,該工藝特點:流程簡單、構築物少,只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統,基建費用可大大節省;將脫氮池設置在去碳源,降低運行費用;好氧池在缺氧池後,可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質;缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷。此外,後置式反硝化系統,因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果高於前置式,理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統,但利用交替工作的方式,避免了混合液的迴流,其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,必須配置計算機控制自動操作系統;⑶生物膜系統將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流,但不需污泥迴流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。由於常規生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下:為了能使微生物正常生長,必須增加迴流比來稀釋原廢水;硝化過程不僅需要大量氧氣,而且反硝化需要大量的碳源,一般認為COD/TKN至少為9。5. 化學沉澱法去除氨氮化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料,在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。化學沉澱法處理NH3-N是始於20世紀60年代,在90年代興起的一種新的處理方法,其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在堿性水溶液中生成沉澱。在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O(鳥糞石)沉澱,該沉澱物經造粒等過程後,可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9~11。pH值<9時,溶液中PO43-濃度很低,不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反應將在強堿性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時,溶液中的NH4+將揮發成游離氨,不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法,可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。